基于镜频抑制零差探测的全光纤测风激光雷达系统

相干多普勒测风激光雷达多采用外差技术来获得大气风场在雷达径向方向上的速度大小和正负.本文基于镜频抑制技术,使用全光纤90°相位控制器研制了连续相干多普勒测风激光雷达系统.该系统通过对本振光或接收信号进行相位控制,得到正交的IQ信号,采用镜频抑制技术,探测得到径向风速的大小和正负,相对于使用外差技术的相干多普勒激光雷达系统,该系统具有信噪比更高、雷达存储能力更强、在相同的ADC采样速率下测速范围更大等特点.文中最后通过与风速计的大量对比试验,进一步对连续相干多普勒测风激光雷达系统的数据的可信性进行了验证.实验结果表明,该系统测得的风向正负与风速计完全一致,风速大小的偏差为-0.03 m/s,标准差为0.63 m/s,具有较高的探测精度.      

海面浮油探测荧光激光雷达系统仿真

建立了海面浮油探测荧光激光雷达的系统模型,根据浮油探测的特点,给出了荧光激光雷达回波信号方程.以此方程为基础,结合石油的消光系数及荧光光谱转换效率数据,对模型的回波信号强度进行仿真,得到了该模型探测不同类型石油时的荧光回波光子数.为进一步计算该模型的信噪比,分析了海洋浮油探测背景噪声的特点,得到海水黄色物质产生的背景噪声.通过信噪比公式计算了荧光激光雷达模型的信噪比,计算结果表明,该系统模型能够满足机载海面浮油探测要求.      

超声多普勒流量计实现分区流速测量的方法研究

为了扩展超声波多普勒测量方法的功能并提高超声多普勒流量计的测量精度,提出了可以实现流通区域内流体速度分布测量的分区流速测量方法。采用超声波交叉域法,对声束的发射与接收进行汇聚,使汉速信息集中在流场中十几毫米到数毫米的区域范围内;采用了发射、接收换能器,让声束的交叉域分布在描述流场特性的地方,实现了流场的分区流速测量。扩展了超声波多普勒方法的功能,若对分区流速进行积分处理就可获得流量,为提高超声多普     

The gravity wave instability induced by photochemistry in summer polar mesopause region

The effect of diabatic process due to the photochemical heating and cooling on the gravity wave propagation in middle atmosphere is studied. A linear gravity wave model which considers the diabatic process is established. The unstable region and the growth rate of the gravity wave caused by photochemistry are calculated. And the comparison between the model and the adiabatic gravity wave theory of pure dynamics is made. The results indicate that the photochemical heating process can induce the instability of gravity wave at mesopause. The intensity of the instability becomes stronger as the temperature decreases. The temperature feature and the altitude characteristics of the instability are consistent with the observation. Therefore, the instability of the gravity wave induced by photochemistry may be an important mechanism in polar mesopause region in summer.     

相干多普勒测风激光雷达外差效率的数值计算与分析

论述了相干多普勒测风激光雷达外差效率的基本理论.对同轴系统中本振光和发射激光均是截断高斯光束情况下的外差效率进行了研究,利用圆孔光阑函数展开为高斯函数相叠加的方法,给出外差效率的解析表达式;采用计算机软件Mathematica分析外差效率随菲涅尔数和截断因子的变化关系,给出最大外差效率随着菲涅尔数的变化曲线和不同菲涅尔数下最佳截断因子的取值.该研究为相干多普勒测风激光雷达探测理论的发展及系统器件的最优化配置提供了重要的理论依据.     

高空钠激光导星的制备与成像研究

本文在首先分析了高空钠层光谱特性和激光光谱的基础上,提出要获得最大激光导星回波信号,激光频率与钠原子频率应满足的匹配关系.采用智能化激光锁频的方式实现了钠层激光导星的制备,采用成像望远镜和单反相机,获得了钠层激光导星图像.同时,借助于激光雷达这一有利工具,获得了钠导星制备与成像中的激光能量、回波光子数等重要参考数据.     

苯唑西林钠与胃蛋白酶相互作用的光谱研究

运用荧光光谱、紫外吸收光谱和同步荧光光谱等方法研究在生理酸度pH1.81以及不同温度(288 K,298 K和308 K)条件下胃蛋白酶与苯唑西林钠的相互作用.结果表明,苯唑西林钠对胃蛋白酶有强烈的荧光淬灭作用,且是动态淬灭类型.计算在不同温度下的结合常数K、结合位点数n.由热力学参数ΔG0,说明结合过程是自发进行的.利用同步荧光光谱考察了苯唑西林钠与胃蛋白酶相互作用过程中胃蛋白酶的构象变化.通过F?rster偶极-偶极非辐射能量转移机理确定了苯唑西林钠在胃蛋白酶中与色氨酸残基之间距离R为0.64 nm.     

基于小波分析提高风速测量精度的研究

非相干多普勒激光雷达能够通过大气后向散射信号反演径向风速,然而激光雷达测量的后向散射信号包含的各种噪声和干扰信号会严重影响反演精度。我们采用离散小波变换,应用双正交小波和随距离变化的阈值设定方法,对非相干多普勒激光雷达的径向风速数据进行了降噪处理,从而提高风速反演精度。通过分析均方差以及相关系数,并与现场数据比对,显示该方法能够显著降低激光雷达风速测量误差。     

头孢曲松钠与胃蛋白酶相互作用的光谱研究

在不同温度下利用荧光光谱、紫外吸收光谱等方法研究胃蛋白酶与头孢曲松钠之间的相互作用.计算两者的结合常数K和结合位点数n,判断头孢曲松钠对胃蛋白酶荧光猝灭机制为动态猝灭.由热力学参数ΔG＆lt;0,ΔH＆gt;0且ΔS＆gt;0,表明结合过程是自发进行且两者之间的作用力主要是疏水作用力.通过F？rster偶极-偶极非辐射能量转移机理确定头孢曲松钠在胃蛋白酶中与色氨酸残基之间距离R为0.92 nm.     

激光雷达回波信号及处理方法分析

本论文针对大气探测激光雷达的数字信号处理,进行了研究。通过分析大气探测激光雷达回波信号,回波信号中的噪声主要包括背景噪声、电噪声以及大气扰动噪声等,并对部分噪声的抑制提出了降噪方案。通过距离校正,得到探测距离。使用MTI法去除物理杂波噪声。设计滤波器,选取合适的截止频率,消除由接收系统各环节电子器件引起的高频电噪声。     

TDRSS中多普勒频移消除方法的研究

在TDRS通信系统中,用户星相对于中继星的高动态性引入的多普勒频移对扩频信号的捕获造成了很大的困难。文章在分析多普勒频移对PN码捕获性能影响的基础上,采用基带正交对消法去消除多普勒频移,消除了多普勒频移对PN码捕获电路的影响,解决了低信噪比情况下在基带上消除多普勒频移的难题。     

导弹自旋条件下GPS信号跟踪环路设计

根据实际中自旋导弹GPS接收天线相位中心与导弹自旋几何中心的不一致性,建立弹载天线坐标系。推导弹体自旋条件下接收的GPS卫星信号的附加多普勒频移变化规律,验证弹体自旋对接收信号的影响。提出一种新的GPS信号跟踪环路设计方法,以消除附加多普勒频率对跟踪的影响。该设计在传统环路基础上加入旋转跟踪环,实现对弹体自旋转速的估计,利用转速信息辅助环路跟踪。经过计算机仿真验证,新环路载波相位跟踪误差较传统环路显著减小,表明该设计能够获得更佳的信号跟踪性能。     

基于光线追迹非同轴激光雷达重叠因子影响因素的分析研究

重叠因子是影响激光雷达系统探测近距离大气的一个关键因素,对其进行精确计算有利于获得更准确的探测结果. 为此,提出了一种通过光线追迹获得非同轴激光雷达系统重叠因子的仿真方法. 该方法利用ZEMAX分别对载入真实机械结构的发射系统和望远镜接收系统进行光线追迹,确定出同一距离处激光强度分布和望远镜的视场函数分布,通过计算重叠区域被望远镜视场函数加权后的激光强度占激光总强度的比例,可得到该距离处的重叠因子,最后通过不同距离处的重叠因子拟合出完整的重叠因子廓线. 此外,利用此方法对一套激光雷达系统进行了几何因子廓线仿真,并分析了系统轴间距、光轴失调角度、激光发散角、望远镜视场角以及次镜机械遮挡对系统重叠因子廓线的影响. 仿真结果表明当激光光轴偏离望远镜光轴的角度等于望远镜视场角和激光发散角差值的1/2时,远场的重叠因子不能达到1,这对激光雷达系统的设计和安装提出了更高的要求.      

Photon-stimulated desorption as a substantial source of sodium in the lunar atmosphere.

Mercury and the Moon both have tenuous atmospheres that contain atomic sodium and potassium. These chemicals must be continuously resupplied, as neither body can retain the atoms for more than a few hours. The mechanisms proposed to explain the resupply include sputtering of the surface by the solar wind, micrometeorite impacts, thermal desorption and photon-stimulated desorption. But there are few data and no general agreement about which processes dominate. Here we report laboratory studies of photon-stimulated desorption of sodium from surfaces that simulate lunar silicates. We find that bombardment of such surfaces at temperatures of approximately 250 K by ultraviolet photons (wavelength lambda < 300 nm) causes very efficient desorption of sodium atoms, induced by electronic excitations rather than by thermal processes or momentum transfer. The flux at the lunar surface of ultraviolet photons from the Sun is sufficient to ensure that photon-stimulated desorption of sodium contributes substantially to the Moon's atmosphere. On Mercury, solar heating of the surface implies that thermal desorption will also be an important source of atmospheric sodium.     

光纤激光干涉测速

为了测量运动物体的速度,基于多普勒效应构建了光纤速度干涉仪.系统由光源发射器与接收器、非对称马赫-曾德尔光纤干涉仪、光电接收系统、数据处理4个部分组成.光电接收探测器采集不同时刻运动物体的反射光波形成的干涉条纹,通过对数据进行分析和计算,获得运动物体的运动速度和加速度剖面.在霍普金森杆测量实验中,为获得具有良好对比度的干涉条纹,激光光源谱带宽应优于50kHz,功率稳定度为0.07dB,测速范围和测量精度由光纤干涉仪的延迟光纤长度决定.干涉仪的标定可通过测量延迟光纤长度为100m时的条纹常数来实现.测量结果表明,由干涉信号求得的膛口速度和由光触发脉冲求得的膛口速度之间的误差在1‰以内.     

基于DSP的多目标航迹模拟

研究了一种通过载机飞行实现多目标航迹模拟的系统,将多目标运行参数传给雷达.利用GPS接收机测得的载机位置信息,通过航迹模拟模型,实时模拟多个目标的运行状态及计算位置、速度和多普勒频率等参数.使用DSP芯片和优化算法完成信号的实时处理.实验结果表明,目标位置误差小于1 m,速度误差小于2 m/s,计算时间小于50μs,满足了准确性与实时性的要求.     

碟式聚光太阳能热发电系统用腔式吸热器热性能分析

对集热系统中的平顶锥形腔式吸热器进行热性能分析及实验研究．计算给出了在各种温度下各项热损失所占的比重及吸热器的总体热效率、实验得出了加热功率与腔式吸热器热效率的关系，表明平顶锥形腔式吸热器具有较好的热性能。     

基于单线激光雷达的廊道环境数字重构技术

针对廊道环境的数字重构问题,设计了一种基于单线激光雷达的数字重构系统.该系统利用移动机器人搭载单线激光雷达传感器,构建三维雷达扫描系统,实现廊道环境的自动扫描和实时重构.首先进行系统的硬件搭建,其次详细介绍了系统的数字重构过程,主要包括移动机器人控制模块设计、坐标转换、数据融合等.为了解决移动机器人运动偏离的问题,在控制系统中加入模糊PID(porportion integral differential)控制算法,保证了系统数据采集的准确性.对于2D点云到3D点云的转换的问题,提出了一种里程计数据和激光雷达传感器数据融合的方法.最后进行实验测试.结果 表明:该系统可以实现对一般复杂的廊道场景进行自动化采集和实时重构,不仅精度高而且重构特征明显.     

海洋激光雷达信号噪声的相关维和李氏指数

以机载海洋激光雷达试验数据为依据，证明了海洋激光雷达系统的相关维是一个分数，而且至少有一个正的李雅鲁诺夫指数，进一步揭示了其噪声内在的混沌特性．此项研究有可能为提高海洋激光雷达系统的检测性能提供了一条新的途径．     

硒酸钠与牛血清白蛋白相互作用的机理分析

在模拟动物体生理条件下,采用荧光光谱、紫外-可见吸收光谱等方法研究不同温度下硒酸钠与牛血清白蛋白的相互作用,并通过计算二者相互作用时的热力学参数及检测硒酸钠对牛血清白蛋白构象的影响,对其相互作用机理进行分析。结果表明,硒酸钠对牛血清白蛋白的荧光有猝灭效应,二者反应形成复合物,硒酸钠对牛血清白蛋白的荧光猝灭方式属于静态猝灭;硒酸钠与牛血清白蛋白主要靠静电相互作用力结合,且相互作用是自发进行的,二者的结合位点约为1。